空军也是当时苏联援助中国的重点,1937年10月,苏联援助中国的第一批飞机就有297架,这些飞机被运到兰州之后,又飞往全国各大战区。当时在兰州,日军经常狂轰滥炸,不仅援助中国战机,还派飞行员前往中国和日军作战。
从1937年到1941年,苏联政府总共派遣3665人参加中国抗战,包括1091名飞行员。他们带来的飞机,据不完全统计,共有1250架,其中包括561只“黄莺”和“燕子”,222架轰炸机(大部分为“喀秋莎”),以及100架教练机。在南京保卫战,徐州会战,武汉会战等大型战役中,都有苏联志愿航空队的身影,苏联志愿航空队也牺牲了211人。仅1938年的武汉空战,苏联志愿航空队就牺牲了100多人。
抗战期间,从1937年10月到1942年1月,苏联供给中国的军火物资有1235架飞机,220台飞机发动机, 1600门大炮,82辆坦克,14000挺轻重机关枪,1850辆汽车和牵引车,10万支步枪,200万发炮弹,1500万发步枪子弹,25000颗飞机炸弹。
苏联援助的这些武器装备确实为中国的抗日战争做出了重大贡献,比如苏联向中国援助的T-26坦克,在1938年春的台儿庄战役中就重创日军。1938年8月,国民党军以苏联提供的装备为基础,成立了第一个机械化师,这支部队就是大名鼎鼎的200师。1939年的昆仑关战役中,200师的T26坦克再次重创日军。